随着科技的进步与发展,多维力加载在复杂力学环境模拟、复现式康复治疗、机械零部件力学性能测试等领域应用越加广泛。液驱并联机构多维力加载系统具有承载力强、精度高、刚度大、误差均化等优点,能够满足多自由度、不同强度、不同加载频率的需求。然而柔性负载与并联机构的物理空间结构导致了多维力加载系统各自由度输出力的强耦合,难以实现各自由度通道的独立控制,降低了力/力矩复现精度,影响多维力加载性能。本文提出了一种新的控制策略—模态空间滑模控制,旨在实现物理空间多维力加载解耦,并在降低抖振的前提下,有效补偿各自由度动态力加载过程中的幅值衰减和相位滞后。本文拟展开以下研究:(1)建立并联机构运动学正反解模型,考虑柔性负载,建立刚柔混合并联机构的动力学模型,建立伺服阀控非对称液压缸动力模型,分析各自由度输出力的强动力耦合机理,为模态空间建立奠定基础。(2)考虑柔性负载映射至各关节空间的负载刚度,利用振动力学理论建立模态空间,分析研究各模态通道特性,在此基础上研究物理空间多维力加载解耦对模态空间各通道的约束条件。(3)从结构框图角度研究如何设计基于模态空间PI控制的非对角物理空间控制器矩阵。为进一步提高各模态通道的跟踪性能,结合模态空间各模态通道独立控制特性,提出模态空间滑模控制方法,利用线性化反馈方法,在模态空间中设计滑模控制率。利用Lyapunov定理证明模态空间滑模控制器的稳定性。(4)分别对本文建立的模态空间各通道相互独立特性,模态通道动态性能一致可以实现物理空间多维力加载解耦特性进行验证,对本文提出的模态空间滑模控制器实现多维力加载解耦及提高动态跟随性能进行验证。